基于單片機(jī)的車(chē)牌識(shí)別設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的車(chē)牌識(shí)別設(shè)計(jì)LicensePlateRecongnitionTechnoogyBasedOnMCU中文摘要隨著整個(gè)世界的發(fā)展速度，科學(xué)技術(shù)的迅速提高以及人民生活的不斷發(fā)展，大批量來(lái)自世界各地的機(jī)動(dòng)車(chē)越來(lái)越出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中，機(jī)動(dòng)車(chē)的出現(xiàn)使得整個(gè)世界的交通帶來(lái)了便利，但同時(shí)道路的擁擠，城市的污染也隨之加劇，在中國(guó)乃至世界各國(guó)來(lái)說(shuō)，常常出現(xiàn)擁擠，車(chē)禍以及各種各樣的違法行為。因此，車(chē)輛的識(shí)別對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是非常重要的，可以有效地追中肇事逃逸的車(chē)輛，闖紅燈以及超速駕駛等行為。本設(shè)計(jì)是一款基于STM32單片機(jī)的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)，我們可以通過(guò)系統(tǒng)的識(shí)別，可以在遠(yuǎn)程追中每輛違法小車(chē)的車(chē)牌號(hào)碼。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了TFT液晶顯示屏來(lái)顯示當(dāng)前信息，OV7670攝像頭模塊進(jìn)行圖像采集，最后，通過(guò)核心處理器上添加一些硬件外設(shè)，驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序，來(lái)及時(shí)的檢測(cè)出當(dāng)前小車(chē)的車(chē)牌號(hào)碼。關(guān)鍵詞：STM32單片機(jī)TFT液晶顯示屏OV7670攝像頭模塊AbstractWiththedevelopmentspeedofthewholeworld,therapidimprovementofscienceandtechnologyandthecontinuousdevelopmentofpeople'slife,alargenumberofmotorvehiclesfromallovertheworldaremoreandmoreappearinginpeople'svision.Theappearanceofmotorvehicleshasbroughtconveniencetothetrafficofthewholeworld,butatthesametime,thecongestionofroadsandthepollutionofcitiesarealsoincreasing.InChinaandeveninothercountriesaroundtheworld,itisoftenTherearecrowding,caraccidentsandallkindsofillegalactivities.Therefore,vehicleidentificationisveryimportantforus.Itcaneffectivelycatchupwiththehitandrunvehicles,runtheredlightandoverspeeddriving.ThisdesignisalicenseplaterecognitionsystembasedonSTM32single-chipmicrocomputer.Wecanrecognizethelicenseplatenumberofeveryillegalcarbythesystem.Inthewholedesign,TFTLCDisusedtodisplaythecurrentinformation.Ov7670cameramoduleisusedforimageacquisition.Finally,somehardwareperipherals,driversandapplicationsareaddedtothecoreprocessortodetectthelicenseplatenumberofthecurrentcarintime.Keywords:STM32singlechipmicrocomputerLCDcameramodule目錄第一章前言 前言1.1課題的意義與目的隨著科技環(huán)境的不斷提高，舊時(shí)代的傳統(tǒng)工具會(huì)不斷地被新時(shí)代的科技工具取代，由于近些年來(lái)車(chē)輛的不斷增加，使得老款的停車(chē)系統(tǒng)，汽車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)等等不能時(shí)時(shí)監(jiān)督大量汽車(chē)的運(yùn)行。從而，智能交通系統(tǒng)不斷地壯大，作為智能交通系統(tǒng)比較重要的一項(xiàng)——車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)尤為重要。因?yàn)槿藗儗?duì)控制系統(tǒng)的要求不斷地提高，因而智能交通系統(tǒng)廣泛的運(yùn)用于人們的生活當(dāng)中。過(guò)去人們常用的滴卡式進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)，如今出現(xiàn)車(chē)牌識(shí)別使住戶更加有效快捷的進(jìn)入車(chē)庫(kù)，這樣就能大大減少住戶車(chē)輛大面積塞車(chē)的后果。當(dāng)然，車(chē)牌識(shí)別也運(yùn)用于高速公路測(cè)速、高速公路收費(fèi)、大型商場(chǎng)的出入停車(chē)時(shí)間以及停車(chē)費(fèi)的計(jì)算等等。此選課的目的是為了解決我們國(guó)家現(xiàn)在出現(xiàn)的上下班高峰期出現(xiàn)的大規(guī)模的堵塞，防止一些不法分子的肇事逃逸行為，個(gè)別不遵守交通規(guī)則人員的闖紅燈、隨意變線等違法行為。由于車(chē)牌號(hào)碼是一輛車(chē)最為有標(biāo)志性意義的符號(hào)，所以車(chē)牌識(shí)別對(duì)于我們國(guó)家機(jī)動(dòng)車(chē)管理具有重大的幫助，大大提高了交通系統(tǒng)的管理制度以及水平，早日幫助機(jī)動(dòng)車(chē)管理的規(guī)范法。1.2課題的主要內(nèi)容與要求根據(jù)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，我們需要采購(gòu)STM32單片機(jī)、TFT液晶顯示屏以及OV7060攝像頭模塊。此課題主要讓我們能熟悉掌握攝像頭模塊的運(yùn)用，運(yùn)用圖像采集，學(xué)習(xí)二值化算法以及字符切割。要求必須用最簡(jiǎn)潔、最合理化的價(jià)格來(lái)完成這次課題。1.3課題的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)根據(jù)整個(gè)世界的發(fā)展動(dòng)態(tài)，我們可以看出早在許多年前，外國(guó)就對(duì)機(jī)器人發(fā)展就具有較大的優(yōu)勢(shì)，他們起步研究較早，而且投入了大量的金錢(qián)去培養(yǎng)科技人員以及科技設(shè)備，所以，在研究機(jī)器人方面，我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于外國(guó)。國(guó)外展開(kāi)了對(duì)外情報(bào)、機(jī)器人視覺(jué)、自動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航和其他系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究。然而在國(guó)內(nèi)，因?yàn)橐恍┎豢煽咕芤蛩?，我們?duì)智能機(jī)器人的研究比較慢，受研究智能機(jī)器人的教育也比較慢。盡管如此，我們還是有大量的優(yōu)秀人員參與智能機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。清華大學(xué)是我國(guó)最早對(duì)智能交通系統(tǒng)深入研究的科研機(jī)構(gòu)。當(dāng)我們展望未來(lái)，我們可以看出中國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)不斷地發(fā)展，越來(lái)越多的智能小車(chē)會(huì)不斷地出現(xiàn)與生成，這就對(duì)它的智能化、安全性具有較高的要求。我相信通過(guò)我國(guó)越來(lái)越注重科技研究，我們?cè)诖朔矫娴募夹g(shù)會(huì)越來(lái)越完善。1.4研究方法、步驟和措施（1）根據(jù)所設(shè)計(jì)方案的要求，我們需要對(duì)整個(gè)車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)的軟件部分和硬件部分進(jìn)行分析。例如單片機(jī)的挑選，攝像頭的采購(gòu)等等。（2）根據(jù)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)整體系統(tǒng)的硬件框架進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝，其中包括液晶顯示電路設(shè)計(jì)，OV7670攝像頭的電路設(shè)計(jì)等。然后根據(jù)硬件的電路圖，為硬件設(shè)計(jì)安裝的電路板規(guī)格，為車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)軟件提供完美的硬件支持。（3）選擇符合單片機(jī)需求的系統(tǒng)軟件，并且在運(yùn)用此軟件的基礎(chǔ)上為整個(gè)系統(tǒng)撰寫(xiě)代碼。根據(jù)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分別需要撰寫(xiě)系統(tǒng)軟件主程序、TFT液晶顯示子程序以及OV7670子程序，對(duì)各個(gè)代碼進(jìn)行調(diào)試，然后運(yùn)用KELL5對(duì)整個(gè)代碼進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)潔、工整的代碼部分，并且達(dá)到我們預(yù)想的效果。（4）將整個(gè)軟件部分和硬件部分結(jié)合起來(lái)，將寫(xiě)好的軟件燒進(jìn)單片機(jī)，然后對(duì)整個(gè)車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，如有錯(cuò)誤，檢查硬件部分的安裝以及軟件部分的代碼，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性以及可靠性。（5）完成作品，進(jìn)行包裝。方案設(shè)計(jì)2.1課題的意義與目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由硬件部分與軟件部分組成，首先先將硬件系統(tǒng)組裝起來(lái)，此課題所選擇STM32作為整個(gè)系統(tǒng)的核心處理器，再選購(gòu)傳感器以及電子元器件，當(dāng)所有器件準(zhǔn)備完畢，確保所有元器件的正確與暢通，然后通過(guò)設(shè)計(jì)的電路圖，將這些硬件按照設(shè)計(jì)圖焊接起來(lái)，組成一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)。硬件部分完成之后，進(jìn)行軟件方面的撰寫(xiě)，這里采用KELL4軟件進(jìn)行編程。整個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，分別由攝像部分、顯示部分以及單片機(jī)處理部分組成。我們選用TFT液晶顯示屏來(lái)完成顯示部分，TFT液晶顯示屏是薄膜晶體管型液晶顯示屏，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的引腳，將液晶顯示器通過(guò)導(dǎo)線與STM32連接在一起，這種屏幕操作簡(jiǎn)單，單片機(jī)通過(guò)引腳直接控制顯示內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的攝影部分有OV7670攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)牌號(hào)碼拾取。OV7670圖像傳感器具有體積小、工作電壓低，可以提供單片VGA攝像和影像，通過(guò)SCCB總線進(jìn)行控制，通過(guò)引腳即可被單片機(jī)控制，設(shè)定其圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式，輸出的圖像高達(dá)30幀/秒，通過(guò)IIC輸出給單片機(jī)。電源電路電源電路單片機(jī)單片機(jī)STM32F103TFT液晶顯示屏TFT液晶顯示屏OV7670攝像頭復(fù)位電路復(fù)位電路圖2.1系統(tǒng)原理圖2.2設(shè)計(jì)思路整體的思路主要集中于攝像頭的讀取問(wèn)題，利用所學(xué)習(xí)到的攝像頭有關(guān)的知識(shí)，將攝像頭的讀取只要分成五個(gè)步驟（如圖2.2）（1）讀取汽車(chē)圖：由于諸多外界因素的影響，當(dāng)我們的攝像頭在讀取車(chē)牌的時(shí)候，很多時(shí)候可能因?yàn)楣饩€影響和攝像機(jī)的曝光不同，可能產(chǎn)生車(chē)牌讀取的對(duì)比度不足的弊端。例如細(xì)節(jié)分析不到位，車(chē)牌號(hào)碼不夠突出，車(chē)輛在高時(shí)速行駛所拍攝的圖片產(chǎn)生變形、模糊等等問(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)加大預(yù)處理圖像的難度。（2）圖片預(yù)處理：此操作是為了將所讀取到的車(chē)的圖像轉(zhuǎn)化于車(chē)牌定位的二值化圖像。（3）車(chē)牌定位：此操作是從預(yù)處理中所得到的圖像中識(shí)別車(chē)牌的圖像。（4）字符切割：此操作是將車(chē)牌號(hào)碼通過(guò)矯正、二值化和字符切割，將車(chē)牌號(hào)碼分割成組成車(chē)牌號(hào)碼的每個(gè)單個(gè)字符。（5）字符識(shí)別：將分割出來(lái)的字符，進(jìn)行預(yù)處理，然后分析處理，以文本形式的車(chē)牌號(hào)碼提取出來(lái)。圖2.2車(chē)牌號(hào)碼識(shí)別流程圖2.3檢測(cè)原理本次設(shè)計(jì)最為重要的就是對(duì)車(chē)牌號(hào)碼的識(shí)別以及讀取，首先需要對(duì)讀取的圖像進(jìn)行二值化的處理，讓整體圖片變成全黑或者全白，以便之后的操作，再將讀取的圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)組的形式才能進(jìn)行識(shí)別匹配，用k與kk來(lái)對(duì)每個(gè)字符的大小進(jìn)行提取，這里說(shuō)拾取的圖像分辨率為24*50，通過(guò)計(jì)算得出，一個(gè)字符需要150個(gè)字節(jié)來(lái)表示。接下來(lái)，利用取整取模的方式，將提取出來(lái)的字符與所建立好的字符庫(kù)進(jìn)行比較，把所建立的字符庫(kù)用st1表示，所獲取的字符數(shù)組用st2表示，一個(gè)字節(jié)、一個(gè)字節(jié)的相對(duì)應(yīng)比較（圖2.3所示），然后以文本的形式輸出相似值最高的字符，通過(guò)這種檢測(cè)，我們可以順利的對(duì)車(chē)牌號(hào)碼的正確識(shí)別。圖2.3字符比較圖第三章硬件電路設(shè)計(jì)3.1硬件原理圖及設(shè)計(jì)圖這次的整個(gè)硬件設(shè)計(jì)由以下5個(gè)部分通過(guò)導(dǎo)線焊接而成：（1）選用了STM32F103單片機(jī)作為核心處理器，此單片機(jī)具有足夠多的硬件，可以為各個(gè)模塊提供引腳，并且將各個(gè)模塊的引腳與單片機(jī)的引腳相對(duì)應(yīng)的連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)提供信息給各個(gè)模塊以及從各個(gè)模塊中接受信息，實(shí)現(xiàn)整體的功能控制。此外，此單片機(jī)還具有按鍵復(fù)位功能。（2）此次設(shè)計(jì)選用了TFT液晶顯示屏來(lái)對(duì)車(chē)牌號(hào)碼進(jìn)行顯示，將引腳RST、CS、RD、WR以及RS分別連接到單片機(jī)的PC8—PC12，將DB0—DB15分別連接到單片機(jī)的PB0—PB15，然后繼續(xù)連接單片機(jī)的3.3V與GND。這個(gè)顯示屏的特點(diǎn)是具有較高的亮度、對(duì)比度等，是一種有源矩陣液晶顯示設(shè)備。（3）用OV7670攝像頭來(lái)進(jìn)行去車(chē)牌的讀取與識(shí)別，首先將相對(duì)的引腳連接至單片機(jī)的3.3V與GND，然后將D0—D7連接至單片機(jī)的PA0—PA7，此攝像頭可以比較便于將攝像頭所讀取的有效信息能都及時(shí)的傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。（4）選用AMD1117芯片作為降壓模塊，可以將提高的5V電壓轉(zhuǎn)化為3.3V電壓，穩(wěn)壓電路由一個(gè)十歐的電阻以及兩個(gè)10uf的電容所組成，輸出3.3V的電壓給與攝像頭，液晶顯示屏和單片機(jī)進(jìn)行供電，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。（5）LED工作指示燈模塊，可以通過(guò)燈光來(lái)顯示單片機(jī)的工作。實(shí)際操作圖如下：圖3.1系統(tǒng)硬件原理圖圖3.2系統(tǒng)硬件實(shí)物圖（背部）圖3.3系統(tǒng)硬件實(shí)物圖（正面）3.2電源電路本次所選用的單片機(jī)存在著一個(gè)電源電路（如圖3.4），電源采用的是5V直流供電。此電源模塊具有一個(gè)三角電源座子，用于連接電腦的USB接口。電源主要用于對(duì)整個(gè)單片機(jī)的開(kāi)和關(guān)的控制。電源座子的2口引腳連接于GND，3口引腳僅僅作為固定的作用。此外，這個(gè)電源模塊還具有一個(gè)六角的電源開(kāi)關(guān)，電源開(kāi)關(guān)的1號(hào)引腳直接用于電源的正極輸出，除了1號(hào)引腳，3號(hào)、4號(hào)和6號(hào)也是作為電源的正極輸出，其中，電源開(kāi)關(guān)的3號(hào)引腳將與電源座子的1號(hào)引腳對(duì)應(yīng)連接。電源開(kāi)關(guān)的2號(hào)引腳以及5號(hào)引腳作為GND的引腳，其中在選擇2號(hào)引腳作為GND引腳的時(shí)候，正極輸出端只能選擇電源開(kāi)關(guān)的1號(hào)和3號(hào)引腳；在選擇5號(hào)引腳作為GND引腳的時(shí)候，只能選擇電源開(kāi)關(guān)的2號(hào)和6號(hào)引腳作為輸出端口的選擇。這次所選擇的單片機(jī)的傳感器以及無(wú)線傳輸芯片的電壓都在5V以?xún)?nèi)，因此，5V的電壓足夠供給。如需要12V或其他電壓的傳感器時(shí)，可以通過(guò)升壓模塊將5V電壓升高至更好的電壓，從而進(jìn)行供電。圖3.4單片機(jī)的電源電路圖3.3STM32F103概述3.3.1STM32F103簡(jiǎn)單介紹本次設(shè)計(jì)所采用的單片機(jī)為STM32F103，這款單片機(jī)是一款功耗比較低、性能比較高的微控制器——中低端的32ARM，生產(chǎn)廠商為ST公司。STM32F103單片機(jī)可以用于控制各種外設(shè)以及傳感器，將從傳感器中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自行的處理與運(yùn)行，并且提供相符合的操作，在整個(gè)系統(tǒng)中屬于人體大腦的功能。但如今科技的發(fā)達(dá)，電腦的廣泛使用，單片機(jī)只能稱(chēng)之為微小電路集成系統(tǒng)，其功能十分有限，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制作用。當(dāng)然，單片機(jī)也經(jīng)常運(yùn)用于我們的生活當(dāng)中，我們?nèi)粘Ｉ钏嬖诘碾娨暋㈦姍C(jī)驅(qū)動(dòng)、電冰箱、鼠標(biāo)、醫(yī)療系統(tǒng)以及遙控器等等一些器械，里面都擁有一個(gè)或者多個(gè)單片機(jī)為它們進(jìn)行控制。智能設(shè)備的發(fā)展也非常依賴(lài)單片機(jī)，多樣化的傳感器對(duì)單片機(jī)也提出了一定的要求，故此越來(lái)越多的高級(jí)的單片機(jī)成出現(xiàn)。相比于STM8單片機(jī)，STM32更適于當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)，STM32所圍繞的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ARM?Cortex-M32位內(nèi)核構(gòu)建，并受益于與ARM處理器有關(guān)的開(kāi)發(fā)工具和軟件解決方案的完整生態(tài)產(chǎn)業(yè)環(huán)境。在如今的資料當(dāng)中，STM32的查找資料比起STM8來(lái)說(shuō)，更容易查詢(xún)。STM8雖然小巧，但是該有的模塊都有，串口、AD、IIC等。STM32可用模塊會(huì)比STM8更多，同時(shí)，STM32還具有較高精準(zhǔn)的內(nèi)部時(shí)鐘。STM32對(duì)于外部設(shè)備以及傳感器的讀取或者傳送數(shù)據(jù)比較簡(jiǎn)單，只需要將外部設(shè)備或者傳感器通過(guò)導(dǎo)線連接至單片機(jī)的TX或RX當(dāng)中，并且通過(guò)相對(duì)應(yīng)的編譯器進(jìn)行燒寫(xiě)代碼即可使用。3.3.2STM32F103引腳概述單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)比較重要的一部分，我們經(jīng)常稱(chēng)之為單片小型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)作為整套系統(tǒng)的核心處理器，用于與各種各樣的傳感器以及外部設(shè)備進(jìn)行信息交流。近些年來(lái)，隨著科技以及文化水平不斷提高，人們對(duì)單片機(jī)的美觀上、體積上有著越來(lái)越高的要求，科學(xué)家們慢慢設(shè)計(jì)出可以讓一個(gè)引腳同時(shí)具有雙功能甚至是多功能的，這時(shí)我們就能大大減少單片機(jī)的體積問(wèn)題。根據(jù)從STM32F103的數(shù)據(jù)手冊(cè)，我們可以清楚知道當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品能夠正常的運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該避免由于外部設(shè)備的電壓低于Vss或者高于Vdd而向I/O引腳注入電流。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用了GPIOs（通用輸入/輸出）——可以接受或者發(fā)送高達(dá)正負(fù)8mA的信號(hào)，但是PC13、PC14以及PC15可接收或發(fā)射高達(dá)±3mA的信號(hào)。在輸出模式下使用GPIOs，PC13至PC15時(shí)，速度不應(yīng)超過(guò)2MHz，最大負(fù)載為30pF。Vdd或Vss上I/O引腳的電流總和不能超過(guò)絕對(duì)最大額定值Ivdd或Ivss。（如圖3.5所示）圖3.5電流特性本設(shè)計(jì)需要通關(guān)電焊的方式，通過(guò)導(dǎo)線將TFT液晶顯示器以及OV7670攝像頭與單片機(jī)連接起來(lái)，以下就是關(guān)于整個(gè)設(shè)計(jì)的相關(guān)引腳連接圖：圖3.6相關(guān)引腳連接圖3.3.3STM32F103內(nèi)部原理STM32單片機(jī)內(nèi)部最為重要的為cup處理芯片——I/O口、中央處理器以及存儲(chǔ)器。本次所選擇的STM32F103單片機(jī)實(shí)際上就是增強(qiáng)版的STM32F101單片機(jī)，它具有高性能、低功耗、低成本、運(yùn)行速度較快等特點(diǎn)，它的時(shí)鐘頻率較高，可以高達(dá)72MHz。能為所有設(shè)備提供12個(gè)ADC、3個(gè)16位定時(shí)器和1個(gè)PWM定時(shí)器以及3個(gè)USARTs、1個(gè)USB和1個(gè)CAN，這些所有的裝置只能在2V—3.6V之內(nèi)工作。STM32F103單片機(jī)是32位的MCU當(dāng)中性能最強(qiáng)的，在控制以及通訊中具有較大的優(yōu)勢(shì)，在低功耗或者低電壓的環(huán)境下非常適用。STM32沒(méi)有內(nèi)部晶振，以下是STM32的介紹圖：圖3.7STM32介紹圖3.4OV7670攝像模塊說(shuō)明此次設(shè)計(jì)選用OV7670攝像頭對(duì)車(chē)牌號(hào)碼進(jìn)行讀取，OV7670是OV公司生產(chǎn)的一顆1/6寸的CMOSVGA圖像傳感器。OV7670攝像頭功能模塊由五大部分組成（如圖3.8所示），分別是（1）數(shù)據(jù)輸出；（2）A/D轉(zhuǎn)換；（3）測(cè)試圖案發(fā)生器；（4）656x488圖像傳感器整列；（5）SCCB通訊接口。圖3.8OV7670功能模塊此攝像頭是一種低功率的攝像模塊，被廣泛的運(yùn)用于各種攝像機(jī)器上，其體積較小，工作電壓只需3V。該攝像頭的VGA圖像可以高達(dá)30幀/秒，對(duì)于此設(shè)備的用戶來(lái)說(shuō)，可以很好地控制它的傳輸方式、圖像質(zhì)量以及數(shù)據(jù)格式等等。關(guān)于攝像頭的連接方式（如圖3.9所以）也是非常簡(jiǎn)單的，我們只需將攝像頭的VCC引腳連接單片機(jī)的3.3V引腳，GND連接單片機(jī)的GND，REST連接單片機(jī)的VCC，PWDN連接單片機(jī)的GND以及將剩下的眾多引腳通過(guò)之前的硬件設(shè)計(jì)圖與單片機(jī)的引腳相對(duì)應(yīng)連接起來(lái)即可使用。圖3.9攝像頭模塊設(shè)計(jì)電路3.5TFT液晶顯示說(shuō)明本次設(shè)計(jì)選用了TFT液晶屏來(lái)顯示從攝像頭讀取的車(chē)牌號(hào)碼。此液晶屏具有高亮光、高對(duì)比度、高層次感以及顏色鮮艷等特點(diǎn)，但是同時(shí)它的耗電量以及成本費(fèi)用比較高。近些年來(lái)，電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，TFT液晶屏也被大量的使用與其中，從而也成為了主流的顯示器。它是一種工業(yè)的字符型液晶，每一個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在其后的薄膜晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其中利用了液晶的特性，通過(guò)不斷地更變它的電壓來(lái)控制區(qū)域顯示，從而等到我們所需要的車(chē)牌號(hào)碼數(shù)字。但是車(chē)牌號(hào)的組成不單單只有數(shù)字，還存在著符號(hào)、字母以及彩色圖像，這時(shí)的液晶屏同時(shí)還可能滿足這些需求。接下來(lái)就來(lái)介紹一下TFT液晶顯示器的連接方式及引腳作用（如圖3.10所示）圖3.10TFT液晶顯示器設(shè)計(jì)電路圖由圖我們可以看出，我們需要將BL引腳以及VDD引腳連接到3.3V的單片機(jī)引腳中，將GND連接至單片機(jī)的GND中，這樣我們才能保證顯示器的正常運(yùn)行。RS引腳作為寄存器的選用，當(dāng)我們選擇選用高電平時(shí)，作為數(shù)據(jù)寄存器；當(dāng)我們選用低電平時(shí)，則為指令寄存器。引腳WR的功能為寫(xiě)使能，引腳RD的功能為寫(xiě)使能，分別與單片機(jī)的C11和C10引腳相連接。D[15:0]為16雙向數(shù)據(jù)線，與單片機(jī)所設(shè)置的B0-B15引腳相連接即可使用，如下是關(guān)于此單片機(jī)的幾個(gè)重要的命令圖：表一指令（讀ID）表二指令（存儲(chǔ)訪問(wèn)控制）表三指令（頁(yè)地址設(shè)置）表四指令（列地址設(shè)置）表五指令（寫(xiě)GRAM）表六指令（讀GRAM）3.6復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路（如圖3.11）主要功能就是為了使整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)到最開(kāi)始的狀態(tài)。此單片機(jī)的復(fù)位擁有好幾種方式：上電復(fù)位：所謂的上電復(fù)位就是當(dāng)系統(tǒng)掉電、上電以及系統(tǒng)從待機(jī)模式返回時(shí)，發(fā)生電源復(fù)位，電源復(fù)位能夠復(fù)位除了備份區(qū)域寄存器之外的所有寄存器的狀態(tài)。系統(tǒng)復(fù)位（能夠復(fù)位除時(shí)鐘控制寄存器CRS中的復(fù)位標(biāo)志和備份區(qū)域中的寄存器之外的所有寄存器）：當(dāng)下面任意一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，即可產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。NRST引腳上的低電平（外部復(fù)位）；獨(dú)立看門(mén)狗計(jì)數(shù)終止（IWDG復(fù)位）；窗口看門(mén)狗計(jì)數(shù)終止（WWDG復(fù)位）；軟件復(fù)位；低功耗管理復(fù)位。備份區(qū)域復(fù)位：有兩種方式可以產(chǎn)生備份區(qū)域復(fù)位：一種是當(dāng)電池以及電源都掉電又重新上電產(chǎn)生的；另一種則是軟件復(fù)位的時(shí)候設(shè)定備份區(qū)域控制寄存器中的對(duì)應(yīng)位產(chǎn)生的。圖3.11復(fù)位電路圖第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件主程序本次系統(tǒng)軟件主程序選用KEIL4作為開(kāi)發(fā)環(huán)境。首先連接好所有系統(tǒng)硬件部分，將各個(gè)硬件所編程的代碼整合成系統(tǒng)軟件主程序。整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始正式運(yùn)行時(shí)，開(kāi)始對(duì)整個(gè)硬件的初始化，當(dāng)初始化完成時(shí)，進(jìn)入初始界面。整個(gè)初始化分別為：TFT液晶顯示屏初始化、OV7670攝像頭模塊初始化、串口初始化、定時(shí)器初始化以及外部中斷初始化。當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒，單片機(jī)開(kāi)始工作，對(duì)攝像頭模塊進(jìn)行控制，攝像頭模塊帶有視頻FIFO以及源晶振，演示代碼將攝像頭設(shè)置為320*240RGB565格式輸出，這樣就可以完全用2.8寸的液晶顯示屏所顯示，對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理然后發(fā)送給TFT液晶顯示屏進(jìn)行顯示，顯示屏模塊能夠?qū)崟r(shí)顯示從攝像頭中拍攝的內(nèi)容。整個(gè)系統(tǒng)軟件主程序如圖4.1所示：返回開(kāi)始液晶顯示屏顯示返回開(kāi)始液晶顯示屏顯示是圖像采集二進(jìn)制分化是否采集信息液晶顯示器模塊初始化攝像頭模塊初始化識(shí)別車(chē)牌區(qū)域字符切割字符匹配是圖像采集二進(jìn)制分化是否采集信息液晶顯示器模塊初始化攝像頭模塊初始化識(shí)別車(chē)牌區(qū)域字符切割字符匹配圖4.1系統(tǒng)軟件主程序4.2攝像模塊子程序首先對(duì)攝像頭進(jìn)行通電，進(jìn)行攝像頭進(jìn)行初始化，OV7670攝像頭開(kāi)始工作。此次選用的攝像頭是帶FIFO芯片的。選用FIFO作為數(shù)據(jù)緩沖，便于我們采集數(shù)據(jù)。通過(guò)KEIL4開(kāi)發(fā)環(huán)境編程代碼，整個(gè)流程如下：首先要讓OV7670攝像頭往FIFO中寫(xiě)數(shù)據(jù)，將其分為五個(gè)步驟（如圖4.2所示）：1.OV7670攝像頭同步接入單片機(jī)的外部中斷，等待同步信號(hào)；2.復(fù)位FIFO的寫(xiě)指針；3.FIFO寫(xiě)使能的開(kāi)啟；4.等第二個(gè)同步信息；等待第一個(gè)同步信號(hào)5.禁止FIFO寫(xiě)使能。等待第一個(gè)同步信號(hào)激發(fā)寫(xiě)使能激發(fā)寫(xiě)使能復(fù)位寫(xiě)指針復(fù)位寫(xiě)指針等待第二個(gè)同步信息等待第二個(gè)同步信息關(guān)閉寫(xiě)使能關(guān)閉寫(xiě)使能圖4.2往FIFO中寫(xiě)數(shù)據(jù)單片機(jī)讀取FIFO中的數(shù)據(jù)，將其分為N多個(gè)步驟（如圖4.3所示）：復(fù)位FIFO的讀指針；打開(kāi)FIFO的讀使能；3.給予FIFO讀時(shí)鐘；4.讀取第一個(gè)像素高字節(jié)；5.再次給予FIFO讀時(shí)鐘；6.讀取第一個(gè)像素低字節(jié)；7.再次給予FIFO讀時(shí)鐘；8.讀取第二個(gè)像素高字節(jié)；以此類(lèi)推，直到數(shù)據(jù)全部讀取完畢即可結(jié)束。復(fù)位讀指針復(fù)位讀指針讀取第一個(gè)像素的高字節(jié)給予時(shí)鐘激活讀使能讀取第一個(gè)像素的高字節(jié)給予時(shí)鐘激活讀使能 .圖4.3單片機(jī)從FIFO中讀取數(shù)據(jù)根據(jù)以上兩個(gè)步驟，可以很好地編程攝像頭模塊的子程序。4.3TFT液晶顯示子程序當(dāng)將液晶顯示器所有東西完成好之后，開(kāi)始液晶顯示子程序的編程。首先將TFT液晶顯示器通好電之后，對(duì)它進(jìn)行初始化的設(shè)定，進(jìn)行屏幕清零以及內(nèi)部存儲(chǔ)清零。初始化結(jié)束之后，液晶顯示屏與STM32F103單片機(jī)進(jìn)行雙向通信，單片機(jī)可控制液晶顯示器的亮度以及顯示內(nèi)容，將從攝像頭中所讀取的畫(huà)面經(jīng)過(guò)處理在液晶顯示器中顯示出來(lái)，從而完成對(duì)車(chē)牌號(hào)碼的監(jiān)控。此次所設(shè)計(jì)的初始化函數(shù)LCD_lint，開(kāi)啟了GPIO、FSMC以及AFIO時(shí)鐘使能，對(duì)GPIO初始化，其函數(shù)為GPIO_lint以及對(duì)FSMC進(jìn)行初始化，其函數(shù)為FSMC_NORSRAMInit()等設(shè)置。將RW、CS、RD、WR全部設(shè)置為推免輸出。以下是整個(gè)TFT液晶顯示器的子程序流程圖（如圖4.5所示）：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì)LCD寫(xiě)命令單片機(jī)對(duì)LCD寫(xiě)命令液晶顯示器清屏液晶顯示器的初始化顯示車(chē)牌號(hào)碼單片機(jī)對(duì)顯示車(chē)牌號(hào)碼單片機(jī)對(duì)LCD寫(xiě)數(shù)據(jù)圖4.5液晶顯示器子程序流程圖第五章車(chē)牌識(shí)別技術(shù)車(chē)牌識(shí)別技術(shù)作為本次設(shè)計(jì)的重中之重，它是由五部分組成，分別為讀取汽車(chē)圖、圖片預(yù)處理、車(chē)牌定位、字符切割、字符識(shí)別匹配。讀取汽車(chē)圖：攝像頭首先讀取的圖片為整個(gè)汽車(chē)的圖片而不是單單的車(chē)牌號(hào)碼圖，其圖像大小為320*240像素，像素格式為RGB565，每個(gè)像素都有兩個(gè)字節(jié)所組成。為了減小圖像采集的存儲(chǔ)空間，通常會(huì)將所采取到的彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰色圖像，同時(shí)還能大大提高了單片機(jī)對(duì)圖像采集的速率。圖片預(yù)處理：這里進(jìn)行邊緣化檢測(cè)，經(jīng)過(guò)二值化的處理，通過(guò)腐蝕圖像，填充圖像，形態(tài)學(xué)濾波等方式，可以慢慢得到相當(dāng)接近于正確車(chē)牌號(hào)碼的位置。車(chē)牌定位：通過(guò)上面的預(yù)處理步驟之后，可以發(fā)現(xiàn)車(chē)牌位置處有明顯的長(zhǎng)方形圖案，根據(jù)這個(gè)圖案從而可以得知車(chē)牌的準(zhǔn)確位置，分別確定車(chē)牌行與列的起始以及終止位置，進(jìn)一步的合并獲取車(chē)牌的行列位置。字符切割：由于當(dāng)今的車(chē)牌號(hào)碼是有多個(gè)字符所組成，因此因先將字符進(jìn)行切割。當(dāng)識(shí)別知道車(chē)牌的具體位置之后，通過(guò)二值化對(duì)字符進(jìn)行分割處理，一般來(lái)說(shuō)，字符切割能切割成8個(gè)字符，這樣的切割比較準(zhǔn)確。當(dāng)然，字符切割在整個(gè)車(chē)牌識(shí)別技術(shù)中屬于承上啟下的作用，為車(chē)牌字符匹配完成重要一步。字符識(shí)別匹配：通過(guò)字符切割之后，首先將字符進(jìn)行歸一化，然后再將各個(gè)字符一一進(jìn)行字符匹配，字符識(shí)別準(zhǔn)確的最重要的是先將模塊庫(kù)合理的建立起來(lái)，當(dāng)今中國(guó)大部分的車(chē)牌號(hào)碼都是由七個(gè)字符所組成的。一般來(lái)說(shuō)，車(chē)牌號(hào)碼的第一位都是中文漢字，其目的是為了區(qū)分各個(gè)省份，接下來(lái)都是用字母以及數(shù)字相應(yīng)組成。此時(shí)我們需要建立十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字0-9，26個(gè)英文字母A-Z，以及一些漢字所代表的省份，例如京、粵、鄂等，這樣就把字符庫(kù)建立好了。建立字符庫(kù)需要對(duì)這些圖片進(jìn)行統(tǒng)一處理，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，盡可能的多的采取汽車(chē)圖像拾取車(chē)牌。輸入樣本，將各個(gè)單一的字符進(jìn)行歸一化，通過(guò)二值化分析各行的調(diào)點(diǎn)，由于字符的存在，出現(xiàn)較多的跳變點(diǎn)，大約有15個(gè)左右，得知車(chē)牌定位，在通過(guò)字符切割，歸一化，匹配出相似值最大的相應(yīng)字符作為最后的車(chē)牌號(hào)碼給予顯示出來(lái)。第六章系統(tǒng)調(diào)試由于本次設(shè)計(jì)運(yùn)用了焊接的技術(shù)，所以進(jìn)對(duì)其焊接進(jìn)行調(diào)試。首先準(zhǔn)備好電烙鐵以及所有電焊材料，根本上述所設(shè)計(jì)好的硬件電路圖，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行焊接處理，利用萬(wàn)能板，將STM32單片機(jī)、TFT液晶顯示器以及OV7670攝像頭設(shè)計(jì)合適的位置。安放完成之后，首先先將單片機(jī)與液晶顯示器通過(guò)用導(dǎo)線的方式以及引腳相對(duì)應(yīng)的連接起來(lái)，將事先在KEIL4所編程好的代碼燒進(jìn)STM32單片機(jī)里面，這時(shí)打開(kāi)電源，來(lái)觀察TFT液晶顯示器是否能正常的工作，顯示出該顯示的圖像，若發(fā)現(xiàn)顯示器能正常工作，我們即可進(jìn)行下一步，若發(fā)現(xiàn)顯示器不能正常工作，則要考慮是否顯示器的3..3V與GND連接正確，如果正確，及排除，再觀察剩余的引腳是否連接正確，確保整個(gè)電路不出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，一步一步的找出問(wèn)題所在，并且解決。接下來(lái)就是要檢查OV7670攝像機(jī)的使用情況，與檢查顯示器的原理相同，第一步我們應(yīng)該將OV7670顯示器與單片機(jī)通過(guò)導(dǎo)線的方式相連接起來(lái)，因?yàn)槲覀円呀?jīng)確定了顯示器的正常工作，所以我們可以直接將整個(gè)系統(tǒng)的代碼燒錄單片機(jī)當(dāng)中，這時(shí)通過(guò)連接整體電源，對(duì)攝像頭進(jìn)行測(cè)試，如果按照正常情況來(lái)說(shuō)，攝像頭如果正常使用，我們可以在顯示器中看到攝像頭所讀取的圖像，若顯示器中沒(méi)有顯示出正確的圖像，由于顯示器沒(méi)有問(wèn)題，這時(shí)我們需要對(duì)攝像頭進(jìn)行檢測(cè)，首先對(duì)攝像頭與單片機(jī)的引腳接線檢查，重點(diǎn)檢測(cè)攝像頭的讀寫(xiě)模塊引腳，找到解決攝像頭穩(wěn)定性的方法去完成這次設(shè)計(jì)。第七章總結(jié)本次的設(shè)計(jì)論文主要說(shuō)明了基于STM32單片機(jī)的車(chē)牌識(shí)別技術(shù)監(jiān)測(cè)以及對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的思路，還包括了各個(gè)硬件以及其處理芯片的相關(guān)資料和使用方法。從一開(kāi)始做這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，就已經(jīng)有了很多自己的想法以及所希望達(dá)到的目的，無(wú)論是硬件方面的焊接還是軟件方面的編程，所遇到的困難都不小，但最終都可以一一的破解它們。對(duì)于硬件方面，最為重要的就是單片機(jī)的使用，它可以說(shuō)是作為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈魂，要很全面的連接單片機(jī)的芯片、引腳功能等等，再接下來(lái)就是各個(gè)傳感器的學(xué)習(xí)，翻查各大網(wǎng)頁(yè)對(duì)傳感器進(jìn)行了解，瀏覽它們與本設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的資料、傳感器芯片的優(yōu)缺點(diǎn)以及各個(gè)引腳的使用方法。對(duì)于任何設(shè)計(jì)，都需要耐心的去排查所出現(xiàn)的問(wèn)題，并且想辦法去解決它們，例如發(fā)現(xiàn)液晶顯示器怎么都沒(méi)有顯示的畫(huà)面以及背光的反應(yīng)，通過(guò)仔細(xì)的排查，才發(fā)現(xiàn)原來(lái)單片機(jī)與顯示器的某個(gè)引腳連接錯(cuò)誤，我們從上述焊接的實(shí)際情況可以看出，當(dāng)發(fā)現(xiàn)是焊接錯(cuò)誤時(shí)，其實(shí)排查起來(lái)是很困難的，但只要我們細(xì)心，便可達(dá)到目的。本次所設(shè)